MEMORIA DE CÁLCULO

Estudio y Diseño de Malla a Tierra BT

PROYECTO “DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO

DE AGUA POTABLE LA CHIMBA, OVALLE”

MANDANTE : AGUAS DEL VALLE

ENERO 2016

M E M O R I A D E C Á L C U L O

ESTUDIO Y DISEÑO DE MALLA A TIERRA BT

PROYECTO “DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA

POTABLE LA CHIMBA, OVALLE”

1 08/08/12 EMITIDO PARA ENTREGA

Rev Fecha EMITIDO PARA

Cálculo:

CHRISTIAN CABRERA V

INGENIERO

ELECTRICISTA

Revisó:

CARLOS CASTILLO C.

INGENIERO CIVIL

Revisó:

JOEL MAITA V.

JEFE ZONAL

Aprobó:

ALEJANDRO COLQUE C.

GENDARMERÍA

DOCUMENTO:

MEMORIA DE CÁLCULO

MALLA A TIERRA BT

HOJA

2 DE 40

REVISIÓN 1

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INDICE

Página

1.- Introducción 4

2.- Alcance 4

3.- Normativa Aplicada 4

4.- Criterios de Diseño 5

5.- Resistividad del Suelo 5

6.- Antecedentes del Sistema Eléctrico 6

7.- Metodología de Calculo 6

8.- Resultados 7

9.- Conclusiones 7

10.- Recomendaciones 7

11.- Anexos 7

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1.- Introducción

El proyecto La Chimba, considera la construcción de una planta de tratamiento de aguas, mediante filtración de agua. El sector de La Chimba se ubica en la IV región, al de la ciudad de Ovalle y a 129 Km de la ciudad de La Serena.

2.- Alcance

Debido a que las instalaciones y equipos eléctricos habitacionales, comerciales e industriales son manipuladas por personas, estas deben cumplir con la norma NCH4-2003 en los aspectos esencialmente de seguridad, que eviten contacto eléctrico directo e indirecto con el usuario. Por lo anterior la instalación eléctrica debe ser puesta a un electrodo eléctrico emplazado en un terreno o suelo tal, que permita hacer operar los dispositivos de seguridad de tablero en un tiempo dado y limite los valores de corriente y/o voltaje a valores prescritos en Norma, que bajo ninguna condición signifique un peligro al usuario final.

Por tanto se deben realizar estudios del terreno, cálculos de electrodo, comprobación final de la resistencia puesta a tierra real y este análisis traducirlo a un estudio técnico para el cliente.

3.- Normativa Aplicada

Norma IEEE estándar 80. Norma Eléctrica Chilena NCH 4/2003, para instalaciones en BT

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4.- Criterios de Diseño

Se garantiza la seguridad de las personas si los voltajes (contacto y paso) producidos en la malla, son inferiores a los valores admisibles por el ser humano durante el tiempo de duración de la Falla. El método de cálculo para los voltajes tolerables por el ser humano, considera dos opciones de pesos: 50 kg y 70 kg. Para este estudio, se considera personas con peso de 50 Kg, que es la condición más desfavorable.

La sección del cable debe ser adecuada para soportar la corriente de cortocircuito durante el periodo de falla y además ser lo suficientemente robusto para soportar esfuerzos mecánicos durante su instalación y futuras intervenciones. También, se debe considerar el efecto de la corrosión para garantizar la vida útil de la malla.Para los diseños de las mallas, se considera cable de cobre desnudo y temple blando, características establecidas en el criterio de diseño eléctrico del Proyecto.

La malla de puesta a tierra de BT cumplirá con la exigencia indicada en NCH 4-2003 con la restricción de alcanzar una resistencia de 5 (ohms) máximos, establecidos en la norma Capitulo 10 Puestas a Tierra sección 10.1.6.2.

5.- Resistividad del Suelo

La resistencia de puesta a tierra y los voltajes (contacto y paso) de una malla, dependen directamente de la resistividad del suelo. En la Ingeniería de detalles se realizó un estudio de Sondeo Eléctrico Vertical (SEV), aplicado al terreno mediante la configuración de cuatro electrodos Schlumberger, por parte de personal calificado de la empresa Aguasin SpA, arrojando un valor de resistividad conocido informado en Anexo 1.

Dado el resultado de la resistividad equivalente del terreno, (ver anexo 1), se tiene un dimensionamiento de la física de la malla demasiado extenso, por las características físicas, geofísicas y estratos de la zona estudiada.

Para resolver este problema se ha considerado la utilización de productos aditivos que ayudan a disminuir la resistividad del terreno, específicamente el producto KAM, que según información técnica (ver anexo 2), permite reducir las resistividades entre 25 y 120 veces su valor dependiendo de la dosis empleada.

Para el diseño involucrado en esta memoria se considerara emplear dosis de 1 saco (14 kg) por cada tres metros lineales de malla, que de acuerdo a información del producto corresponde a un factor de reducción de XX veces, sin embargo para fines de cálculo, se utilizara un factor de reducción conservador de XX veces.

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6.- Antecedentes del Sistema Eléctrico

La malla de puesta a tierra de la Planta de tratamiento de Agua será diseñada para la peor condición de falla a la cual estará expuesta. Esta condición se presenta durante una falla directa a tierra, con sólo el valor de Rpt presente en el recorrido de la corriente de falla.

Las instalaciones involucradas en esta memoria de cálculo son los siguientes:

Estructura metálica de filtros abatidores de hierro manganeso. Tablero de fuerza y control (TDF). Canalizaciones eléctricas metálicas. Todas las partes metálicas que normalmente no conducen corriente, pero que

accidentalmente por fallas de aislación, puedan quedar energizadas. Motores eléctricos. Contendores.

7.- Metodología de Cálculo

Se utilizó el programa profesional IPI2WIN, el programa está diseñado para la interpretación automática o semiautomática de datos de sondeo vertical (SEV), realiza una comparación entre la curva de campo y la curva patrón (curvas de Orellana y Mooney), este calcula el error medio cuadrático porcentual dándole valores de errores menores al 2%, cumpliendo con lo exigido en la IEEE estándar 80, y entregando los valores de ρ (resistividad) y E (espesor), para cada estrato.

Para el cálculo de la resistividad equivalente se utiliza la forma de cálculo de Burgsdorf – Yakobs, el cual nos dice que necesitamos conocer un valor de resistividad del terreno, equivalente a la acción conjunta de las resistividades y los estratos presentes en el área a ocupar por dicho sistema.

Para el cálculo del enmallado horizontal (malla puesta a tierra) se utiliza la forma de cálculo de Schwarz, el cual considera tanto las características del terreno, como las concernientes a la malla, debido a esto el método se llama “exacto”.

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8.- Resultados

El resumen con el detalle de la malla calculada se muestra en el Anexo 1.El reporte con el resultado de la comparación de curva de campo con curvas patrones, y valores de resistividad y espesores de los estratos entregados por IPI2WIN, se muestra en el Anexo 1.

9.- Conclusiones

La malla de puesta a tierra diseñada, cumple con la exigencia de NCH 4/2003 en el capítulo 10 sección 10.1.6.2, señalando el valor máximo permisible de resistencia puesta a tierra final de 5 (ohms), además de dar cumplimiento a los requerimientos de seguridad establecidos en la IEEE estándar 80.

10.- Recomendaciones

La correcta aplicación de aditivos en la malla de tierra, es fundamental para alcanzar los valores predeterminados por diseño, por lo tanto, es recomendable considerar una estricta supervisión en la construcción, que asegure aplicación de la dosis recomendada y en la metodología entregada por el fabricante del producto KAM.

Las mallas deben construirse en terreno sólido, es decir, se debe eliminar el material suelto y las arenas superficiales en el área de construcción hasta encontrar un terreno compacto.

11.- Anexos

ANEXO 1 “Resumen diseño de Malla a Tierra Planta de Tratamiento de Agua”.ANEXO 2 “Especificaciones técnicas de aditivo KAM”.

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ANEXO 1

1.- CALCULO DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA DE LA MALLA DISEÑADA

INFORMACION OBTENIDA EN TERRENO CONFIGURACION SCHLUMBERGER

Disposición de electrodos en configuración Schlumberger.

Características del proyecto.

NOMBRE DEL PROYECTO DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE LA CHIMBA, OVALLELUGAR DE MEDICION PROFESIONAL A CARGO CHRISTIAN CABRERA VERAFECHA 04-01-2016CONDICIONES CLIMATICAS PARCIALMENTE NUBLADOCANTIDAD DE MUETRAS 1METODO UTILIZADO SCHLUMBERGERINSTRUMENTO UTILIZADO TELUROMETRO MEGGER MODELO DET4TCR2

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Fig. 1.0

ESCALAS DEL INSTRUMENTO 0.01 Ω A 200 KΩ

Información obtenida en terreno.

Los datos que se obtienen del instrumento de medición, son valores de resistencia de suelo dependientes del área cubierta.Según la configuración Schlumberger se calculara el valor de la resistividad de los distintos puntos del terreno.

N° de Separación "L" Separación "a" Resistencia MedidaOrden (m) (m) (Ω)

1 0.6 1 19992 0.8 1 7933 1 1 3644 1.6 1 785 2 1 436 2.5 1 277 3 1 188 4 1 99 5 1 5.5

10 6 1 311 8 1 1.312 10 1 0.7213 16 1 0.1214 20 1 0.04

Resistencias de muestras y resistividades aparentes.

N° de Separación "L" Separación "a" Resistencia Medida Variable VariableResistivida

dOrden (m) (m) (Ω) (n) (n+1) ρ (Ωm)

1 0.6 1 1999 0.1 1.1 6912 0.8 1 793 0.3 1.3 9723 1 1 364 0.5 1.5 8584 1.6 1 78 1.1 2.1 5665 2 1 43 1.5 2.5 5076 2.5 1 27 2 3 5097 3 1 18 2.5 3.5 4958 4 1 9 3.5 4.5 4459 5 1 5.5 4.5 5.5 428

10 6 1 3 5.5 6.5 33711 8 1 1.3 7.5 8.5 26012 10 1 0.72 9.5 10.5 22613 16 1 0.12 15.5 16.5 96

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14 20 1 0.04 19.5 20.5 50

Curva patrón simulada en software IPI2WIN.

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